1. Введение
2. Техническое задание
2.1 Общие требования
2.2 Назначение и цели создания системы
2.3 Характеристика объекта управления
2.4 Требования к системе управления
2.5 Состав и содержание работ по созданию системы
2.6 Порядок контроля и приемки системы
2.7 Источники разработки
3. Обоснование и выбор структурной схемы
4. Обоснование и выбор функциональной схемы
4.1 Обоснование и выбор двигателя
4.2 Обоснование и выбор усилителя мощности
4.3 Обоснование и выбор датчика угловой скорости
4.4 Обоснование и выбор преобразователя для датчика угловой скорости
4.5 Обоснование и выбор датчика расстояния
4.6 Обоснование и выбор схемы вычитания
4.7 Обоснование и выбор схемы суммирования
4.8 Обоснование и выбор регулятора
Приложение А. Функциональная схема разрабатываемой системы
Приложение Б. Электрическая схема разрабатываемой системы
Список литературы
1. Мобильные роботы – роботы, основным функциональным назначением которых является имитация двигательных функций ног человека. Перемещение такого робота производится по неопределенной, неограниченной траектории.
2. Подвижные (передвижные) роботы – любая движущаяся манипуляционная система, перемещение которой происходит по определенной, заранее проложенной, ограниченной траектории
3. Робокары – безрельсовые напольные транспортные средства без водителя. Как правило, они предназначены для автоматической подачи заготовок, деталей в пределах технологической системы. Часто робокары называют «автоматической транспортной тележкой»
Как видно из классификации, приведенной выше, существует достаточно большое количество роботизированных систем. И в наше время использование роботов далеко не ограничивается лишь производственными циклами. Существует множество ситуаций, в которых применение роботизированных систем является более предпочтительным, чем труд человека. К ним можно отнести ликвидацию различных техногенных катастроф, где повышенный радиационный фон исключает возможность работы человека. Сюда же относят работу с токсичными веществами, подводные работы на большой глубине. Не стоит забывать и о космическом применении роботов для исследования удаленных небесных тел, длительных полетов. Также, в наше время роботы нашли свое применение в антитеррористической деятельности – осмотр и разминирование подозрительных объектов выполняется роботом, не подвергая риску жизнь человека. Иными словами, сфера применения роботизированных систем очень велика.
Это требует от системы управления роботом выполнения сложного комплекса задач:
· управление движением - обеспечение движения робота в целом, контроль работы отдельных механизмов и приборов;
· навигация - определение местоположения робота в пространстве (вычисление текущих абсолютных координат);
· планирование движения - задание маршрута движения и необходимых маневров робота, коррекция траектории движения и контроля точности выполнения движения;
· поддержание связи – поддержание канала связи между бортовыми компьютерами и стационарными управляющими компьютерами, установленными на определенном удалении от робота;
· обеспечение технического зрения - распознавание различных объектов на пути следования робота, в том числе преодолимых и непреодолимых препятствий;
Следует помнить, что при аппаратной реализации системы управления необходимо добиваться быстродействия, необходимого для решения поставленных задач в реальном времени, с одной стороны, и стремиться к надежной, компактной, экономной в потреблении энергии системе с другой стороны.
В рамках предложенного курсового проекта предлагается разработать устройство относится к классу мобильных роботов. Предназначено для выполнения работ по разведке в космической среде, на поверхности космического тела (именуемого далее – астероид).
Моей частью работы при проектировании данного базового робототехнического комплекса робота-лунохода является создание системы управления 6-тистепенным манипулятором.
На пути движения робота могут быть различные преграды. Преодоление части преград осуществляется при помощи шасси, часть преград можно устранить при помощи установленного на роботе манипулятора. Также манипулятор может применяться для проведения различных исследовательских процессов.
Согласно техническому заданию манипулятор и система управления должны выполнять работы в условиях космоса, что накладывает довольно жесткие ограничения на элементную базу.
По техническому заданию требуется разработать систему управления данным манипулятором.
2. Техническое задание на разработку СУ
2.1 Общие требования
Полное наименование системы: “Система автоматического управления манипулятором робота-лунохода”.
Система создается на основании статей и Internet сайтов, а так же литературы указанной в перечне. Результаты проделанной работы по созданию системы (её частей), оформляется в качестве курсовой работы по предмету «Технология проектирования и производства автоматизированных систем».
2.2 Назначение и цели создания системы
Назначение системы. Разрабатываемая система управления манипулятора робота-лунохода (именуемая в дальнейшем – система) относится к классу бортовых систем и предназначена для автоматизации процесса проведения необходимых исследований на поверхности астероида в космических условиях. Данную систему можно использовать для управления манипуляторами в робототехнике и в других областях, где необходимо обеспечить подобные манипуляции (радиационные условия, антитеррористические акции). Объекты управления: приводы управления звеньев манипулятора. Цели создания системы. Целью курсового проекта по созданию системы является приобретение навыков разработки конструкторской документации на конкурентно способное изделие, реализация которого ориентирована на рынок.
2.3 Характеристика объекта управления
Система должна обеспечивать управление положением «руки» робота в автоматическом режиме. Манипулятор должен работать в космической среде.
2.4 Требования к системе управления
Требования к системе в целом. Система управления должна обеспечивать управление положением тележки разрабатываемой модели.
Требования безопасности:
- требований к электробезопасности не предъявляются;
- должна быть обеспечена пожаробезопасность.
Требования к эргономике и технической эстетике.
Система должна удовлетворять современным требованиям технической эстетики.
Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению системы:
- эксплуатация системы должна осуществляться автономно после включения;
- предусмотреть возможность проведения ежегодных регламентных работ при прохождении периодического технического осмотра;
- ремонт системы в условиях специализированной мастерской ;
- хранение в соответствие с ГОСТ 15150-80.
Требования по сохранности информации при авариях: вся данные при авариях, потере питания должны сохраняться на информационные носители.
Требования к защите от влияния внешних воздействий:
Система должна функционировать в условиях воздействия радиопомех, электрических, магнитных и электромагнитных полей создаваемых космическими объектами.
Требования к аппаратуре системы управления с точки зрения воздействия на смежные системы:
Система не должна шуметь, не излучать и т.д.
Патентно-правовые требования:
Патентная чистота системы и её частей должна быть обеспечена в отношении стран Евросоюза, США, Японии и России.
Требования технологичности, стандартизации и унификации:
Разработка КД системы должна проводиться в соответствие с требованиями нормативно-технических документов, устанавливающих степень использования стандартных, унифицированных методов реализации функций (задач) системы, поставляемых программных средств, типовых математических методов и моделей, типовых проектных решений и т.п. (курс – “Конструирование и технология производства аппаратуры СУ”).
Дополнительные требования:
- Требования к упаковке, маркировке, транспортированию и хранению,
- Требования к конструкторской, эксплуатационной и ремонтной документации;
- Комплектность ЗИП, специнструмент и приспособления;
- Экономические показатели и др.
- Данные требования в рамках данного курсового проекта не рассматриваются.
Требования к видам обеспечения:
В пояснительной записке к курсовому проекту должны быть приведены:
- в рамках математического обеспечения системы формулы и алгоритмы законов управления системы;
- в рамках технического обеспечения система должна строиться на отечественной элементной базе и только в технически обоснованном случае допускается применение зарубежной элементной базы;
2.5 Состав и содержание работ по созданию системы:
В процессе выполнения курсовой работы (в течение 11-го семестра) должны быть разработаны: структурная, функциональная и электрическая схема системы.
2.6 Порядок контроля и приёмки системы:
Защита курсовой работы проводится в конце 11-го семестра.
Требования к документации:
Материалы курсовой работы должны быть оформлены в соответствие с требованиями к курсовой работе по курсу "Проектирование аппаратуры СУ"